3．如圖所示，正方形單匝均勻線框abcd邊長(zhǎng)L=0.4m，每邊電阻相等，總電阻R=0.5Ω．一根足夠長(zhǎng)的絕緣輕質(zhì)細(xì)線跨過(guò)兩個(gè)輕質(zhì)光滑定滑輪，一端連接正方形線框，另一端連接絕緣物體P，物體P放在一個(gè)光滑的足夠長(zhǎng)的固定斜面上，斜面傾角θ=30°，斜面上方的細(xì)線與斜面平行．在正方形線框正下方有一有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上邊界I和下邊界Ⅱ都水平，兩邊界之間距離也是L=0.4m．磁場(chǎng)方向水平且垂直紙面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.5T．現(xiàn)讓正方形線框的cd邊距上邊界I的正上方高度h=0.9m的位置由靜止釋放，且線框在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終與磁場(chǎng)垂直，cd邊始終保持水平，物體P始終在斜面上運(yùn)動(dòng)，線框剛好能以v=3m/s的速度進(jìn)入并勻速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域．釋放前細(xì)線繃緊，重力加速度g=10m/s2，不計(jì)空氣阻力．
（1）線框的cd邊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，c、d間的電壓是多大？
（2）線框的質(zhì)量m1和物體P的質(zhì)量m2分別是多大？

分析 （1）線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，cd邊切割磁感線運(yùn)動(dòng)，由E=BLv可求得電動(dòng)勢(shì)，由閉合電路歐姆定律可求得感應(yīng)電流，再求c、d間的電壓Ucd．
（2）線框剛好能進(jìn)入并勻速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，合力為零，由平衡條件和能量守恒定律結(jié)合可求得線框的質(zhì)量m1和物體P的質(zhì)量m2．

解答 解：（1）正方形線框勻速通過(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，設(shè)cd邊上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，線框中的電流強(qiáng)度為I，c、d間的電壓為Ucd，則有：
E=BLv
由歐姆定律得：I=$\frac{E}{R}$
 Ucd=I•$\frac{3}{4}$R
解得：Ucd=0.45V
（2）正方形線框勻速通過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域的過(guò)程中，設(shè)受到的安培力為F，細(xì)線上的張力為T(mén)，則有：
F=BIL
對(duì)物體P受力分析有：T=m2gsinθ
對(duì)線框分析受力有：m1g=T+F
正方形線框在進(jìn)入磁場(chǎng)之前的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，根據(jù)能量守恒，則有：
m1gh-m2ghsinθ=$\frac{1}{2}$（m1+m2）v2；
解得：m1=0.032kg，m2=0.016kg
答：（1）線框的cd邊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，c、d間的電壓是0.45V．
（2）線框的質(zhì)量m1和物體P的質(zhì)量m2分別是0.032kg和0.016kg．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合，要知道物體P和線框都做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力均為零，計(jì)算出安培力的大小是關(guān)鍵．要注意c、d間的電壓相當(dāng)于路端電壓，不是電源的內(nèi)電壓．

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：解答題

13．如圖甲，空間四個(gè)區(qū)域分布著理想邊界的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)：L1與L2之間有豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E1，L2與L3之間有平形于L2的交變電場(chǎng)E2，E2隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示（設(shè)向右為正方向），L3與L4之間有勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1，L4上方有勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2，B2=2B1，邊界L4上某位置固定一絕緣擋板P（厚度不計(jì)，且粒子與擋板碰撞沒(méi)有能量損失），P的中垂線與L1交于O點(diǎn)．t=0時(shí)刻在O點(diǎn)釋放一帶正電粒子（不計(jì)重力），粒子經(jīng)電場(chǎng)E1加速后進(jìn)入電場(chǎng)E2，經(jīng)E2偏轉(zhuǎn)后進(jìn)入磁場(chǎng)B1，在磁場(chǎng)B1中恰好繞P的中點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，此后又恰好回到O點(diǎn)，并做周期性運(yùn)動(dòng)，已知量有：粒子的質(zhì)量為m=10-10kg，電荷量為q=10-10C，E1=1000V/m，E2=100V/m，L1與L2的間距d1=5cm，L2與L3的間距d2=$\sqrt{3}$m．求：
（1）粒子進(jìn)入電場(chǎng)E2時(shí)的速度v0
（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小
（3）若粒子在t=T時(shí)刻剛好返回O點(diǎn)，則T的值是多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

14．如圖所示，邊長(zhǎng)為2l的正方形虛線框內(nèi)有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)直角邊長(zhǎng)為l的等腰直角三角形導(dǎo)線框所在平面與磁場(chǎng)方向垂直，導(dǎo)線框斜邊的中線和虛線框的一條對(duì)角線恰好共線．從t=0開(kāi)始，使導(dǎo)線框從圖示位置開(kāi)始以恒定速度沿對(duì)角線方向進(jìn)入磁場(chǎng)，直到整個(gè)導(dǎo)線框離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)域．用I表示導(dǎo)線框中的感應(yīng)電流（逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎�，則下列表示I-t關(guān)系的圖象中，正確的是（　　）
A．B．C．D．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

11．如圖所示，在直角坐標(biāo)系的第Ⅱ象限中，一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直xOy平面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的下邊界與x軸重合，右邊界與y軸重合，在第Ⅰ、Ⅳ象限x＜L區(qū)域內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，在x＞L區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B′、方向垂直紙面向里的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)；一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子（重力不計(jì)）以沿y軸負(fù)方向的速度進(jìn)入第Ⅱ象限的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O處沿x軸正方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域；
（1）求帶電粒子射入第Ⅱ象限的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速度大��；
（2）求帶電粒子從勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域射出時(shí)的位置坐標(biāo)；
（3）若帶電粒子進(jìn)入x＞L區(qū)域的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與x軸正方向成45°角，要使帶電粒子能夠回到x＜L區(qū)域，則x＞L區(qū)域矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)的最小面積為多少？

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

18．如圖所示，正方形區(qū)域abcd中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向垂直于紙面向里，一個(gè)氫核從ad邊的中點(diǎn)M沿著紙面垂直于ad邊，以一定的速度射入磁場(chǎng)，正好從ab邊中點(diǎn)N射出，現(xiàn)將磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉?lái)的一半，其他條件不變，則這個(gè)氫核射出磁場(chǎng)的位置是（　�。�
A．a點(diǎn)B．b點(diǎn)C．在N、a之間某點(diǎn)D．在N、b之間某點(diǎn)

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：多選題

8．絕緣光滑斜面與水平面成α角，質(zhì)量為m、帶電荷量為-q（q＞0）的小球從斜面上的h高度處釋放，初速度為v0（v0＞0），方向與斜面底邊MN平行，如圖所示，整個(gè)裝置處在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，磁場(chǎng)方向平行斜面向上．如果斜面足夠大，且小球能夠沿斜面到達(dá)底邊MN．則下列判斷正確的是（　�。�
A．勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍為0≤B≤$\frac{mg}{q{v}_{0}}$
B．勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的取值范圍為0≤B≤$\frac{mgcosα}{q{v}_{0}}$
C．小球在斜面做變加速曲線運(yùn)動(dòng)
D．小球到達(dá)底邊MN的時(shí)間t=$\sqrt{\frac{2h}{gsi{n}^{2}α}}$

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

15．如圖所示，一平行板電容器的電容為C，兩極板M、N間距離為d，所接電源的電動(dòng)勢(shì)為E，兩板間a、b、c三點(diǎn)的連線構(gòu)成一等腰直角三角形．三角形的兩直角邊長(zhǎng)均為L(zhǎng)，其中ab邊與兩板平行，以下說(shuō)法正確的是（　�。�
A．電容器所帶電荷量為2CE
B．兩極板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為$\frac{E}k1qeevr$
C．a、c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為$\frac{\sqrt{2}EL}ev0kch6$
D．若增大兩板間距離時(shí)，a、c兩點(diǎn)間電勢(shì)差不變

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：計(jì)算題

12．如圖甲所示，在坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)，y軸的左側(cè)有一個(gè)速度選擇器，其中電場(chǎng)強(qiáng)度為E，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B0．粒子源不斷地釋放出沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量均為m、電量均為+q、速度大小不同的粒子．在y軸的右側(cè)有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小恒為B，方向垂直于xOy平面，且隨時(shí)間做周期性變化（不計(jì)其產(chǎn)生的電場(chǎng)對(duì)粒子的影響），規(guī)定垂直xOy平面向里的磁場(chǎng)方向?yàn)檎�，如圖乙所示．在離y軸足夠遠(yuǎn)的地方有一個(gè)與y軸平行的熒光屏．假設(shè)帶電粒子在y軸右側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間達(dá)到磁場(chǎng)的一個(gè)變化周期之后，失去電荷變?yōu)橹行粤Ｗ樱Ｗ拥闹亓雎圆挥?jì)）
（1）從O點(diǎn)射入右側(cè)磁場(chǎng)的粒子速度多大；
（2）如果磁場(chǎng)的變化周期恒定為T(mén)=$\frac{πm}{Bq}$，要使不同時(shí)刻從原點(diǎn)O進(jìn)入變化磁場(chǎng)的粒子做曲線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于磁場(chǎng)的一個(gè)變化周期，則熒光屏離開(kāi)y軸的距離至少多大；
（3）熒光屏離開(kāi)y軸的距離滿足（2）的前提下，如果磁場(chǎng)的變化周期T可以改變，試求從t=0時(shí)刻經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O的粒子打在熒光屏上的位置離x軸的距離與磁場(chǎng)變化周期T的關(guān)系．

查看答案和解析>>

科目：高中物理 來(lái)源： 題型：選擇題

13．電容器是一種常用的電子元件．下列對(duì)電容器認(rèn)識(shí)正確的是（　　）
A．電容器的電容表示其儲(chǔ)存電荷能力
B．電容器的電容與它所帶的電量成正比
C．電容器的電容與它兩極板間的電壓成反比
D．電容的常用單位有μF和pF，1μF=103pF

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案